Question

一個(gè)有一定厚度的圓盤，可以繞通過(guò)中心垂直于盤面的水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)．用下面的方法測(cè)量它勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的角速度．
實(shí)驗(yàn)器材：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、米尺、紙帶、復(fù)寫紙片．
實(shí)驗(yàn)步驟：
（1）如圖1所示，將電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌面上，將紙帶的一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔后，固定在待測(cè)圓盤的側(cè)面上，使得圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，紙帶可以卷在圓盤側(cè)面上．?
（2）啟動(dòng)控制裝置使圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)接通電源，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開(kāi)始打點(diǎn)．
（3）經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，停止轉(zhuǎn)動(dòng)和打點(diǎn)，取下紙帶，進(jìn)行測(cè)量．?
①由已知量和測(cè)得量表示的角速度的表達(dá)式為ω=

L

nTr

，式中各量的意義是：

式中T為電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期，r為圓盤的半徑，L是用米尺測(cè)量的紙帶上選定的兩點(diǎn)間的長(zhǎng)度，n為選定的兩點(diǎn)間的打點(diǎn)周期數(shù)

．
②某次實(shí)驗(yàn)測(cè)得圓盤半徑r=5.50×10^-2 m，得到的紙帶的一段如圖2所示，求得角速度為

6.97rad/s

．

Answer 1

分析：通過(guò)紙帶打點(diǎn)的時(shí)間間隔和位移，求出圓盤的線速度，根據(jù)ω=

v

r

得出角速度的表達(dá)式，代入數(shù)據(jù)求出角速度的大小．

解答：解：①在紙帶上取兩點(diǎn)為n個(gè)打點(diǎn)周期，距離為L(zhǎng)，則圓盤的線速度為：v=

L

nT

，則圓盤的角速度ω=

v

r

=

L

nTr

，式中T為電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期，r為圓盤的半徑，L是用米尺測(cè)量的紙帶上選定的兩點(diǎn)間的長(zhǎng)度，n為選定的兩點(diǎn)間的打點(diǎn)周期數(shù)．   
②從圖中可知第一個(gè)點(diǎn)到最后一個(gè)點(diǎn)共有n=15個(gè)周期，其總長(zhǎng)度L=11.50cm．代入數(shù)據(jù)解得：ω=6.97 rad/s．
故答案為：①

L

nTr

，式中T為電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期，r為圓盤的半徑，L是用米尺測(cè)量的紙帶上選定的兩點(diǎn)間的長(zhǎng)度，n為選定的兩點(diǎn)間的打點(diǎn)周期數(shù)；②6.97rad/s．

點(diǎn)評(píng)：解決本題的關(guān)鍵知道該實(shí)驗(yàn)的原理，通過(guò)紙帶處理求出圓盤的線速度，根據(jù)線速度與角速度的關(guān)系，求出角速度的表達(dá)式．